2022年07月11日來源：環(huán)球印象(www.zcqtz.com)搜集整理

       隨著科技的不斷進步和對機器人代替人類工作的不斷需求,人工智能在煤礦的研究和應用得到了快速發(fā)展.《中國制造2025》發(fā)展規(guī)劃提出,要實現(xiàn)關鍵工序智能化,、關鍵崗位機器人替代、生產(chǎn)過程智能控制以及建設重點領域智能工廠,未來的煤礦將實現(xiàn)生產(chǎn)設備網(wǎng)絡化和生產(chǎn)現(xiàn)場無人化,這為智能煤礦發(fā)展提供了借鑒性指導.在我國《能源技術革命創(chuàng)新行動計劃》中,明確了要提升煤炭開發(fā)效率和智能化水平,研發(fā)高效建井,、快速掘進、智能化工作面等技術,重點煤礦區(qū)基本實現(xiàn)工作面無人化,全國采煤機械化程度達到95％以上.

       煤礦機器人是依靠自身動力和控制能力來完成各種采礦操作任務的機器.評判煤礦機器人的性能水平包含3個因素,一是智能因素,是指記憶,、運算,、比較、判斷,、決策,、學習和邏輯推理等感知能力;二是機能因素,是指變通性、通用性或空間占有性等運動能力;三是物理能因素,是指力,、速度,、可靠性和壽命等負載能力.

圖1?采礦工具發(fā)展歷程

       根據(jù)控制能力的自主程度,煤礦機器人可分為一般煤礦機器人和智能煤礦機器人.一般煤礦機器人是僅有一般編程能力和操作功能的機器人,可認為是一種針對特定采礦任務而有可編程動作的特殊機器.智能煤礦機器人是自控機器人,它具有較為齊全和可靠的傳感器和執(zhí)行器,能夠像礦工一樣自主完成各類采礦作業(yè)任務,它應具備3個要素,即感知要素、反應要素和決策要素.
       1,、機器人將開創(chuàng)智能采礦新時代
      通常把機器人技術發(fā)展分為三代.優(yōu)質(zhì)代機器人指只有操作器(手)的機器人,以可編程序或示教再現(xiàn)方式工作,不具有對外界信息的反饋能力.第二代機器人指裝備各種傳感器(如力覺,、觸覺、視覺等)的機器人,在一定程度上能感知客觀環(huán)境的變化及動作的結(jié)果,即具有對外部信息的反饋能力,能適應客觀環(huán)境的變化.第三代機器人指智能機器人.智能機器人裝有豐富的傳感器,并將人工智能技術與機器人相結(jié)合,使機器人不僅能夠感知環(huán)境,而且能夠建立并適時修正環(huán)境模型,然后根據(jù)確定的任務,以實時模型為基礎進行問題求解,作出決策及制訂規(guī)劃,并且具有一定的學習功能,它具有高度的自適應性及自治功能.

       按照替代功能和應用領域劃分,機器人大致可分為工業(yè)機器人,、服務機器人和特種機器人3類.工業(yè)機器人指具有焊接,、切割、搬運,、涂裝,、包裝和碼垛等功能的機器人;服務機器人包括能夠為人類提供家政服務、醫(yī)療服務和公共服務的機器人;特種機器人則是指在軍事,、救災,、極地、高危作業(yè)以及采礦等領域所使用的機器人.

圖2?掘進工作面機器人群示意圖

       在采礦業(yè)中,機器人將逐漸代替礦工的勞動,從幾千年前的人工挖煤,到100多年前的動力助人采煤,再到幾十年前的機械化替人采煤,發(fā)展到今天的自動化減人開采,而且最終采礦業(yè)會實現(xiàn)無人智能化開采.隨著自動化程度的提高,生產(chǎn)效率得到了極大的提高.采礦工具發(fā)展歷程如圖1所示.
       采礦行業(yè)中有很多崗位是高危崗位,如果機器人能夠替代礦工去完成這些高危作業(yè),將從根源上解決煤炭行業(yè)的安全生產(chǎn)問題.煤礦事故死亡人數(shù)占比較高的危險崗位主要分布在掘進,、采煤,、運輸、電氣,、檢修,、巡檢等作業(yè)地點.這些危險崗位的井下礦工人數(shù)占到近60％,而事故死亡人數(shù)高達85％.如果這些高危崗位被機器人所替代,那么將會在提高生產(chǎn)效率的同時,極大程度地降低因煤礦生產(chǎn)事故而死亡的人數(shù).

       2019年1月,為了推動工業(yè)機器人、智能裝備在危險工序和環(huán)節(jié)替代應用,國家煤礦安全監(jiān)察局發(fā)布了《煤礦機器人重點研發(fā)目錄》,聚焦關鍵崗位,、危險崗位,重點研發(fā)應用掘進,、采煤、運輸,、安控和救援5類,、38種煤礦機器人,并對每種機器人的功能提出了基本要求.

圖3?掘進機器人示意圖

       掘進類機器人包括掘進工作面機器人群、掘進機器人、全斷面立井盾構(gòu)機器人,、臨時支護機器人,、鉆錨機器人、噴漿機器人,、探水鉆孔機器人,、防突鉆孔機器人、防沖鉆孔機器人;采煤類機器人包括采煤工作面機器人群,、采煤機機器人,、超前支護機器人、充填支護機器人和露天礦穿孔爆破機器人;運輸類機器人包括搬運機器人,、破碎機器人,、車場推車機器人、巷道清理機器人,、煤倉清理機器人,、水倉清理機器人、選矸機器人,、巷道沖塵機器人,、井下無人駕駛運輸車、露天礦電鏟智能遠程控制自動裝載系統(tǒng),、露天礦卡車無人駕駛系統(tǒng);安控類機器人包括工作面巡檢機器人,、管道巡檢機器人、通風監(jiān)測機器人,、危險氣體巡檢機器人,、自動排水機器人、密閉砌筑機器人,、管道安裝機器人,、皮帶機巡檢機器人、井筒安全智能巡檢機器人,、巷道巡檢機器人;救援類機器人包括井下?lián)岆U作業(yè)機器人,、礦井救援機器人、災后搜救水陸兩棲機器人.
      2,、煤礦機器人研發(fā),、應用現(xiàn)狀與發(fā)展方向
      2.1    掘進類機器人
      2.1.1    掘進工作面機器人群

      掘進工作面機器人群屬于掘、支,、錨,、運一體化智能機組,它由截割系統(tǒng)、臨時支護系統(tǒng),、錨固系統(tǒng),、裝運系統(tǒng)、行走系統(tǒng)組成,具有掘錨平行作業(yè),、多臂鉆錨支護,、連續(xù)破碎運輸、長壓短抽通風和遠程操控等特點.掘進工作面機器人群具有掘進機位姿自動檢測,、掘進機截割軌跡優(yōu)化,、自適應截割、自主糾偏等特點,能實現(xiàn)自移式掘進－支護－錨固－運輸聯(lián)合機組的自動作業(yè).

圖4?采煤工作面機器人群示意圖

       中國礦業(yè)大學主持的國家973計劃項目創(chuàng)新設計的掘進工作面機器人群如圖2所示.這是針對在現(xiàn)有綜掘巷道掘,、支,、錨的串行作業(yè)中存在的支護時間遠大于掘進時間以及支錨作業(yè)安全隱患大等難題,基于機器人化掘、支,、錨聯(lián)合作業(yè)提出的機器人化掘支錨并行作業(yè)新工藝,它突破了支護時間過長的技術瓶頸,可實現(xiàn)掘進,、支護、錨固并行作業(yè)的無人化操作,掘支時間比例從原1：2或1：3縮減到1：04,支護效率提高了5倍以上,掘支總效率提高約25倍以上.
       2.1.2    掘進機器人

       掘進機器人是在掘進機上安裝有激光測距儀,、激光標靶,、線激光發(fā)射器、扇面激光發(fā)射器和雙軸傾角傳感器等傳感裝置,具備定位導航,、糾偏,、多參數(shù)感知、狀態(tài)監(jiān)測與故障預判,、遠程干預等功能.掘進機器人示意圖如圖3所示,它作為國家863重點項目研究成果,已在石家莊煤機公司批量制造.

圖5?采煤工作面機器人群控制系統(tǒng)

       在掘錨機器人方面,連續(xù)采煤機加裝掘錨一體化功能,配有4臺頂錨桿機和2臺幫錨桿機,成巷速度可提高65％以上,施工循環(huán)時間在30min以內(nèi),正常的日進尺為40-50m,月進尺1000-1200m.還有一種懸臂掘進機的掘錨一體機,在懸臂掘進機上加裝液壓鉆臂,煤巷掘進后對頂板及側(cè)幫快速,、安全地錨桿支護,提高掘進效率,減輕工人勞動強度.
       盾構(gòu)隧道掘進機也可認為是一種巷道盾構(gòu)機器人,它在隧道施工中比較常見,現(xiàn)階段也被應用在煤礦的掘進施工中.巷道盾構(gòu)機器人具有切削土體、輸送土碴,、拼裝襯砌,、導向糾偏等自動化作業(yè)功能.國家能源集團新疆澇壩灣煤礦副井采用了這種盾構(gòu)機器人,盾構(gòu)長度為5845m;新街臺閣廟1＃礦的斜井盾構(gòu)長度為6553m,很大埋深為390m;神東補連塔煤礦斜井盾構(gòu)長度為2745m,坡度為－55°,很大埋深為280m,開挖直徑為762m,井筒凈直徑為66m;澳大利亞AngloＧAmerican煤礦井下斜巷盾構(gòu)施工長度為300m.
       2.1.3    鉆錨機器人

       瑞典Atlas Copco公司研制的Boomer鉆孔機器人鉆進速度可以達到16m/min,是常用的人工氣腿式鑿巖機的10倍;日本東洋公司生產(chǎn)的鉆孔機器人的定位誤差能夠達到小于50mm的水平,定位時間為25-40s;法國的Montabert公司生產(chǎn)的鉆孔機器人定位誤差僅為10mm,鉆壁一次定位時間約10s.

圖6?第四代采煤機器人五調(diào)控示意圖

       法國Secoma公司研發(fā)生產(chǎn)的鉆裝臺車,錨支能力可達到每班60-80根錨桿;瑞典Atlas Copco公司研制的錨桿鉆裝臺車,鉆裝能力為15-30根/h;澳大利亞HYDRAMATIC公司四鉆臂錨桿鉆機具有支護速度快的特點,能夠滿足快速掘進的支護要求.同時,我國三一重工集團和石家莊煤機公司也生產(chǎn)國產(chǎn)鉆裝機.
        2.1.4    噴漿機器人
       噴漿機器人可替代人工噴漿操作,能解決濕噴臺車操控復雜、操控技能要求高,、機手勞動強度大的問題.噴漿機器人的覆蓋寬度為25m,、高度為32m,無死角,施工效率高,噴嘴末端軌跡跟蹤誤差＜12cm,位置感知誤差＜2％.山東科技大學研制出了噴漿機器人,中聯(lián)重工研制出了混凝土濕噴臺車.
       2.2    采煤類機器人
       2.2.1    采煤工作面機器人群
       采煤工作面機器人群由機器人化截割、機器人化支護,、機器人化導運和機器人化轉(zhuǎn)運四大機組構(gòu)成.采煤工作面機器人群實現(xiàn)智能化無人操作,除了要具備采煤機,、液壓支架、刮板輸送機的單機智能運行之外,還要實現(xiàn)采煤機,、刮板輸送機和液壓支架之間的智能協(xié)同控制;其次,還要實現(xiàn)智能破碎機,、智能轉(zhuǎn)載機、智能帶式輸送機的自適應調(diào)控及其與機群的自協(xié)同調(diào)控;最后是設備狀態(tài),、故障的地面監(jiān)控遠程感知.采煤工作面機器人群示意圖如圖4所示,采煤工作面機器人群控制系統(tǒng)如圖5所示.
       2.2.2    采煤機器人
       當前的采煤機器人主要是智能化采煤機,它處于示教和簡單感知的后二代機器人水平,具有記憶割煤功能以及恒功率,、恒扭矩、恒轉(zhuǎn)速等截割方式,采煤機行走與截割聯(lián)動控制,能夠?qū)崿F(xiàn)遠程化,、網(wǎng)絡化控制.國內(nèi)生產(chǎn)廠家主要有太重煤機,、西安重裝和天地科技等公司;國外生產(chǎn)廠家主要有久益、艾柯夫和DBT等公司.目前,采煤機器人遠程監(jiān)控替代了綜采機組人工控制,實現(xiàn)了綜采作業(yè)遠程控制,地面遠程控制距離可達10km,井下硐室監(jiān)控距離能夠達到1km,采取手持遙控距離為05km.中國礦業(yè)大學主持的國家973計劃項目,研制出具有5種調(diào)控功能的第四代采煤機器人,它以大功率永磁直聯(lián)電機作為驅(qū)動,能夠智能識別截割的煤巖界面,具有自主調(diào)高、自主調(diào)速,、自主推進,、自主調(diào)直和自主糾偏等智能運行能力.第四代采煤機器人五調(diào)控示意圖如圖6所示.
       2.2.3    支護機器人

       液壓支架屬于一種程序化控制的承載連桿機械臂    目前已達到一般機器人的水平,它能夠自動跟隨采煤機移動位置而根據(jù)預設的動作參數(shù)實現(xiàn)自動拉架、推溜,、收打護幫板等動作.目前,國內(nèi)有天地瑪珂和鄭州煤機可生產(chǎn)此類支護機器人或控制器,國外生產(chǎn)廠家有德國MARCO公司,、EEP公司、蒂芬巴赫公司和美國JOY公司.

圖7?支護機器人與頂板智能耦合示意圖

       由于煤礦深部開采的圍巖具有高應力,、強采動和復雜地質(zhì)條件的特點,智能支護機器人需根據(jù)地質(zhì)條件與礦壓規(guī)律變化,實現(xiàn)最佳支護狀態(tài)和姿態(tài)的自適應調(diào)控.以地質(zhì)條件,、開采技術條件、設備工況,、支架工作阻力及圍巖變形量等實測數(shù)據(jù)為基礎,建立多信息融合的圍巖穩(wěn)定性監(jiān)測預警海量數(shù)據(jù)中心,實現(xiàn)礦壓監(jiān)測信息與液壓支架動作信息的實時共享.由此,實現(xiàn)支護機器人的自適應群組協(xié)同控制.
      支護機器人姿態(tài)與圍巖,、頂煤實現(xiàn)智能耦合,才能實現(xiàn)支架姿態(tài)智能調(diào)整.布置在頂梁、底座,、掩護梁的傾角傳感器檢測支架頂梁,、底座和掩護梁的傾角,布置在立柱和平衡千斤頂內(nèi)的壓力傳感器檢測支架立柱和平衡千斤頂?shù)氖芰χ?將上述信息22傳遞給液壓支架姿態(tài)運算處理器,可自動算出該姿態(tài)支架的合力作用點的位置,將運算結(jié)果發(fā)送到液壓支架參數(shù)設定比較轉(zhuǎn)換裝置,由支架控制器執(zhí)行立柱自動補償,實現(xiàn)液支架頂梁與頂板的智能耦合.支護機器人與頂板智能耦合示意圖如圖7所示.
       2.3    運輸類機器人

       智能運輸系統(tǒng)是將先進的信息技術、數(shù)據(jù)通訊技術,、電子控制技術,、計算機技術等有效地綜合運用于運輸裝備及其運行管理,從而建立起的一個實時、準確,、高效,、安全的綜合運輸系統(tǒng).采礦智能運輸系統(tǒng)是基于感知礦山、物聯(lián)網(wǎng),、可靠性,、無人駕駛、遠程監(jiān)測,、自適應調(diào)度等先進技術于一體的安全高效,、無人化的運載系統(tǒng).

圖8?煤礦智能化無人駕駛系統(tǒng)示意圖

       煤礦智能開采需要實現(xiàn)機器人化無人駕駛的礦井“兩車三機”(即電機車、運輸車,、提升機,、帶式輸送機、刮板輸送機)系統(tǒng).煤礦運輸可有兩種無人駕駛方式:一種是完全無人駕駛方式(ManＧless);另一種是有人但不參與駕駛方式(DriveＧless),當運輸機器出現(xiàn)故障或因救援而需要人工駕駛時,人工承擔駕駛職能.煤礦智能化無人駕駛系統(tǒng)示意圖如圖8所示.
       2.3.1    機器人化礦井提升機

       大型礦井提升機屬于弱約束摩擦驅(qū)動,、大變形的強振動系統(tǒng),要實現(xiàn)無人駕駛自動化運行,必須具備很多智能機器人的操作功能,例如智能摩擦驅(qū)動輪(猶如人的鞋底對摩擦穩(wěn)定性的調(diào)控),、智能制動器(猶如手指拿捏物體時的摩擦力調(diào)控)、智能防墜機械臂(猶如人的手臂托舉重物時的緩沖力調(diào)控),、推車機器人(猶如人力推進車輛時的速度力量協(xié)調(diào)控制),、托罐機械手(猶如人抬舉工件對接時的空間位置調(diào)控).深井提升系統(tǒng)的智能機器人功能示意圖如圖9所示.

圖9?深井提升系統(tǒng)的智能機器人功能示意圖

       大同煤礦集團麻家梁煤礦的礦井提升系統(tǒng)開創(chuàng)了國內(nèi)大功率、千萬噸級礦井全自動無人駕控提升系統(tǒng)建設先例:

      (1)電氣控制實現(xiàn)了整個提升系統(tǒng)的全自動化操作.提升電機采用直接轉(zhuǎn)矩控制技術,具有伺服調(diào)控性能,實現(xiàn)快速且穩(wěn)定的力矩控制;
      (2)主井箕斗提升的帶式輸送機,、給煤機,、定量斗,、卸載閘門的操作全自動化完成;副井罐籠提升的罐籠門、承接裝置,、裝車系統(tǒng)的操作也可全自動化完成;
      (3)智能制動采用恒減速度制動控制方式,每個制動單元設置傳感器對閘瓦間隙,、閘襯磨損和彈簧狀況在線監(jiān)測,所有制動器均為并聯(lián)冗余儲備,控制管路均為雙路;
      (4)安全監(jiān)控具有絕緣監(jiān)視設備、提升速度和位置判斷,、上過卷和下過卷保護,、過速保護,、提升機閉鎖回路,、旁路保護和連鎖保護等安全保護控制回路.
      上述技術使礦井提升機進入不駕駛方式(Driveless)階段,提升機司機主要負責設備巡檢和運行監(jiān)視等工作.
      2.3.2機器人化主運帶式輸送機
      井下大型帶式輸送機的機器人化控制是基于帶式輸送機自適應控制系統(tǒng),體現(xiàn)為啟動自適應、張緊自適應,、負載自適應,、驅(qū)動自均衡、故障自診斷5個方面.中國礦業(yè)大學與北京百正創(chuàng)源公司聯(lián)合研發(fā)出機器人化帶式輸送機系統(tǒng),滾筒驅(qū)動采用永磁電機直接驅(qū)動技術,張緊系統(tǒng)采用永磁變頻張緊技術,整個系統(tǒng)通過綜合控制裝置執(zhí)行驅(qū)動系統(tǒng)的智能感知控制策略.該系統(tǒng)具有智能全工況調(diào)速控制,、智能多點多機動態(tài)負載調(diào)配與平衡控制,、智能力矩調(diào)節(jié)和輸送帶打滑抑制、智能張力控制及張緊驅(qū)動預測前饋控制,、智能化運行狀態(tài)監(jiān)控與驅(qū)動系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制等功能.超長運距輸送帶運輸系統(tǒng)的驅(qū)動及張緊運行無需人為干預,實現(xiàn)了無人化操作.該系統(tǒng)已在伊泰集團紅慶河礦井的可伸縮帶式輸送機投入運行,運輸距離為5060m,運量為3000t/h.永磁智能張緊與滾筒永磁直驅(qū)成套控制系統(tǒng)已在昊華精煤高家梁礦投入運行.
      2.3.3?機器人化刮板輸送機

       刮板輸送機在采煤工作面起著舉足輕重的作用,它既承擔轉(zhuǎn)運回采煤炭的運載任務,還具有采煤機行進導軌的作用,以及牽引液壓支架移步的功能.因此,刮板輸送機智能化水平不僅影響本機自主運行而且決定采煤機和液壓支架的智能控制.

圖10?刮板輸送機智能控制及“三機”協(xié)同控制原理圖

          綜采工作面“三機”協(xié)同控制是指工作面的采煤機,、刮板輸送機和液壓支架相互交換信息,根據(jù)三者當前的狀態(tài)相互配合并緊密協(xié)同工作,其原理如圖10所示.
  “三機”協(xié)同控制器包括以下4個模塊:
        (1)“三機”傳感信息集成模塊,通過多傳感信息的融合和集成,實現(xiàn)對“三機”工作狀態(tài)的正確判斷和故障診斷;
        (2)“三機”工作參數(shù)匹配模塊,基于對“三機”工作狀態(tài)和環(huán)境參數(shù)的實時準確感知,實現(xiàn)采煤機、液壓支架和刮板輸送機的運行參數(shù)優(yōu)化匹配設置;
        (3)“三機”協(xié)調(diào)控制決策模塊,實現(xiàn)“三機”協(xié)調(diào)作業(yè)的自適應調(diào)控;
        (4)工作面環(huán)境參數(shù)集成模塊,實現(xiàn)工作面環(huán)境和“三機”關鍵參數(shù)的實時顯示,、存儲,、設置故障狀態(tài)預警參數(shù)以及實時報警等.
       2.3.4?無人駕駛礦用運輸車

      無人駕駛汽車是一種智能汽車,屬于輪式移動機器人,主要依靠車內(nèi)以計算機系統(tǒng)為主的智能駕駛儀來實現(xiàn)無人駕駛.井下無軌膠輪運輸車的自動駕駛技術必須具有自主定位導航、自主測速,、智能識別控制信號,、智能避障控制以及自適應巡航控制等功能.井下膠輪車定位導航技術系統(tǒng)示意圖如圖11所示.

圖11?井下膠輪車定位導航技術系統(tǒng)示意圖

       目前,瑞典沃爾沃公司已研發(fā)出金屬礦的井下FMX 無人駕駛運輸卡車,在瑞典Boliden 礦井(深1.32km)測試行駛7km.我國北京礦冶研究院和中信重工也在從事相關技術研發(fā),北京礦冶研究總院研發(fā)的地下無人駕駛鏟運車能夠?qū)崿F(xiàn)對地下鏟運車的實時定位,還可以確定鏟運車的行駛姿態(tài),以人工示教方式得到自主導航期望路徑,同步記錄下司機的加減油門、加減檔,、方向盤轉(zhuǎn)向角度和轉(zhuǎn)向速度等操作技巧,實現(xiàn)智能化導航控制.
       相對于無人駕駛乘用車,無人駕駛礦車在露天礦的發(fā)展速度更快.目前,國外多家公司已初步實現(xiàn)L4級別的無人駕駛礦車,率先在露天礦投入運營.2008年日本小松公司將無人駕駛自卸車用于澳大利亞鐵礦,可實現(xiàn)1.5km 之外的遠程監(jiān)管無人駕駛運輸,只需為每輛車設定運輸目的地,車輛便以低于60km/h速度自動運輸作業(yè),至今已累計運輸近20億t礦石.

       2019年1月,我國北方重工業(yè)集團研制出一臺NTE120AT 無人駕駛電動輪礦車, 車長為10m,、寬為5.5 m、高為5.7 m,載重為110t,可完成倒車入位,、?？俊⒆詣觾A卸,、軌跡運行,、自主避障等自動駕駛?cè)蝿?2019年4月,新一代無人駕駛框架運輸車在梅山鋼鐵公司運行,這是環(huán)球優(yōu)質(zhì)臺自然導航無人駕駛冶金框架運輸車.該車很大載重量可達180t,定位精度可達1cm,車輛在道路上的橫向/縱向位置精度可達20cm,空間坐標控制精度可達2cm,在無衛(wèi)星導航信號環(huán)境下,車輛仍可實現(xiàn)自動駕駛導航定位.2019 年5 月,中國移動與包頭鋼鐵集團在包鋼白云鄂博鐵礦建設環(huán)球首個基于5G網(wǎng)絡支持的無人駕駛礦車工程應用項目,無人駕駛礦車高為6.8m,載重為170t,能夠?qū)崿F(xiàn)車輛遠程操控、車路融合定位,、精準?？俊⒆灾鞅苷系裙δ?

圖12?KQR48礦用偵測機器人

       此外,我國井下軌道電機車也實現(xiàn)了無人駕駛.據(jù)報道,湘電重型裝備公司研發(fā)的65t無人駕駛電機車,在云南普朗銅礦運行,牽引重量超過600t,提高了4倍生產(chǎn)效率;2018年5月,無人駕駛電機車在金川集團龍首礦1703水平運行,運行效率提高35％,每班運量增加超過300t,電機車司機減少8人.
       2.4?安控類機器人
       2.4.1?工作面巡檢機器人
       在生產(chǎn)巡檢方面,黃陵一號煤礦應用的綜采工作面巡檢機器人將高清攝像儀和高分辨率的紅外熱成像攝像儀合為一體,替代井下巡檢人員;神南檸條塔礦業(yè)公司的帶式輸送機巡檢機器人能夠?qū)F(xiàn)場聲音,、溫度,、圖像等數(shù)據(jù)記錄,、分析并實時上傳,這兩項應用都達到了自動化減人和提高檢測準確率的目的.
       2.4.2?井巷巡檢機器人
       井筒安全智能巡檢機器人的基本要求為:研發(fā)井筒安全智能巡檢機器人,具備自主井壁爬行、環(huán)境參數(shù)檢測,、支護缺陷與危險源識別,、井壁裂紋等狀態(tài)評估和預警,提升建設期及服役期井筒的安全保障能力.在巷道巡檢方面,目前也有相應機器人的研發(fā),同樣也是將巷道現(xiàn)場圖像、溫度等數(shù)據(jù)記錄,、分析并實時上傳.
       2.5?救援類機器人
       2.5.1?井下?lián)岆U作業(yè)機器人
       井下?lián)岆U作業(yè)機器人在巷道塌方,、堵塞等狹小空間進行快速搶險救援作業(yè),應具備自主行走、精確定位,、井下環(huán)境識別,、挖掘、鉆擴,、運送,、遠程遙控等功能,實現(xiàn)搶險作業(yè)無人化.井下?lián)岆U作業(yè)機器人的主要作用就是代替人工去清堵、清淤,、清道.瑞典Brokk 公司制造出小尺寸破拆機器人,作業(yè)效率是手持風鎬的8倍,可用于煤倉清堵作業(yè).
      2.5.2?礦井救援機器人

       礦井救援機器人主要用于煤礦井下發(fā)生水災,、火災及瓦斯災害之后的救援行動,應具備自主行走、導航定位,、被困人員生命探測,、音視頻交互、緊急救護物資輸送等功能,實現(xiàn)害后的惡劣環(huán)境被困人員自主搜尋.1998年美國研發(fā)出世界上優(yōu)質(zhì)臺井下救援機器人,2006年中國礦業(yè)大學研制出中國優(yōu)質(zhì)臺礦山救援機器人.目前,我國取得MA標志的井下探測機器人有唐山開誠集團研制的KQR48礦用偵測機器人(如圖12所示)和中國礦業(yè)大學研制的ZR 礦用探測機器人(如圖13 所示).

圖13?ZR礦用探測機器人

       近年來,國內(nèi)外對救援機器人研究十分活躍.根據(jù)事故類型的不同,救援機器人可以分為消防救援機器人,、地震救援機器人,、礦山救援機器人、核事故救援機器人和水下救援機器人.美國,、德國等西方發(fā)達國家對于消防機器人的研究已經(jīng)取得了一些成果,例如德國的LUF60消防機器人得到了實際應用.我國從1997年開始對消防機器人進行研發(fā),2002年上海強師消防裝備有限公司成功研制我國優(yōu)質(zhì)臺消防滅火機器人.最近,中國中信重工開誠智能裝備有限公司研制的消防機器人可拖動2條60m 長充滿水的80型水帶行走,能夠遠程控制消防炮回轉(zhuǎn),、俯仰,具有大流量、高射程,、多種噴射方式,具有互聯(lián)網(wǎng)功能,、遠程診斷功能、環(huán)境探測功能,、熱眼檢測功能,、聲音采集功能、圖像采集功能,、自主避障功能等.
      3,、結(jié)語
       機器人將開創(chuàng)煤礦智能發(fā)展的美好未來.我國制造業(yè)規(guī)模大、市場廣,、門類多,、需求緊,在勞動力成本逐漸減弱的現(xiàn)實狀況下,面對諸多環(huán)境惡劣、勞動強度大的工作環(huán)境,市場對工業(yè)機器人技術的需求將日漸變得緊迫.在龐大的市場需求的推動下,國產(chǎn)機器人水平正在迅速提升,在已有良好的基礎上,我國機器人產(chǎn)業(yè)正面臨一個快速發(fā)展和提升的關鍵期.
       煤炭在我國經(jīng)濟發(fā)展中占有舉足輕重的地位,一切事物都始于采礦,煤炭開采在機器人應用方面也同樣擁有較大的需求和市場,未來的煤礦生產(chǎn)將逐步趨于機器人化,成為一個人工智能非常強大的工業(yè)領域.在未來的煤礦,我們將不再看到滿面煤灰的煤礦工人們,替代他們的將是一批智能化的機器人礦工.到那時,我國煤礦生產(chǎn)將很大限度地解除各類安全隱患,節(jié)省成本,提高效率.
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